プラズマ窒化およびTi-DLC 被覆処理を施したステンレス鋼SUS316 の摩擦特性および疲労特性

摘要

本研究では，プラズマ窒化およびTi-DLC 被覆処理を施したステンレス鋼SUS316 の摩擦特性および疲労特性について調べた結果，以下のことが明らかになった．（1）Ti の添加により，DLC 層のヤング率および硬さは低下したが，母材に対する密着性が高くなった．（2）プラズマ窒化により深さ40 μm の硬化層が形成された．また，その後のDLC あるいはTi-DLC 被覆処理はプラズマ窒化により形成された硬化層の硬さ分布に影響を及ぼさなかった．（3）摩擦·摩耗試験を室温で行った際には，DLC 層とTi-DLC 層は同程度の摩擦係数の低減効果を示した．しかしながら，DLC 層よりもTi-DLC 層の方が耐久性は高かった．一方，高温（373 K）では，両層の形成にともない摩擦係数はさらに低くなったが，摩擦係数の低減効果はDLC 層の方が顕著であった．（4）プラズマ窒化により形成された硬化層は，表面からの疲労き裂の発生を効果的に抑制したため，疲労強度は顕著に改善された．さらにDLC 層およびTi-DLC 層の形成は，若干ではあるがPN 材の疲労強度の改善に寄与した．